專利名稱：一種帶有內襯柵網的多級降壓收集極及其制法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有內襯柵網的多級降壓收集極。本發(fā)明還涉及上述多級降壓收集極的制備方法。本發(fā)明還涉及上述多級降壓收集極的應用。
背景技術：
行波管是微波電真空器件的家族的重要成員之一，它是利用電磁波在行波管的互 作用區(qū)與電子注發(fā)生相互作用而放大電磁波的器件。行波管一般包括電子槍、磁聚焦系統(tǒng)、 慢波結構、輸能裝置、單級或多級降壓收集極五個部分組成。其中，多級降壓收集極是各類 行波管及某些速調管的關鍵部件，其作用是回收在經過注-波互作用后的電子注中的剩余 動能，從而大大提高器件的總效率。由于行波管的頻帶寬，且功率和效率都較高，因此在電子對抗、電子戰(zhàn)、雷達、氣象 觀測與空間測量及衛(wèi)星通信等領域具有廣泛的應用。一般說來，各種應用對行波管等器件 的要求不盡相同。但是，總的說來，更高的功率和更高的效率是各種應用所呈現(xiàn)出來的共同 趨勢。特別是對于空間測量及衛(wèi)星通信的空間行波管，由于能量供應的有限性，提高行波管 的效率成為行波管研制與生產首先要關注的問題。眾所周知，多級降壓收集極可以大大提高行波管等真空電子器件的效率。當然， 多級降壓收集極的概念早在上個世紀40年代就提出了，但在上個世紀60年代后才獲得 了較廣泛的應用。在上個世紀末，國外陸續(xù)發(fā)表了一些關于多級降壓收集極的報告或論 文。在這個時期，多級降壓收集極獲得了更廣泛的應用，使得行波管的總體效率從原來的 20% -30%提高到40% -55%。本世紀開始后，由于行波管在空間運用中顯示出巨大潛力， 為了進一步提高行波管的效率，對多級降壓收集極的研究進入到了一個新的高潮。綜觀針對多級降壓收集極的研究，至少包括了兩個方面。第一方面的工作是通過 計算機模擬，確定最佳的收集極構型和收集極結構。對于這方面的工作，美國NASA Lewis Research Center公開發(fā)表了較多的文獻。在早期的相關研究中，國外的研究單位一般都使 用自己的專用軟件開展工作，而國內只能依靠經驗進行概念設計。經過多年的發(fā)展，國外軟 件如Egim、Tau及國內軟件TWTCAD可以進行降壓收集極的設計計算，但這些軟件都還存在 這樣那樣的缺點。由于這一方面與本發(fā)明的關系不大，因此不在詳細討論。第二方面的工作是通過各種研究手段尋求二次電子發(fā)射系數更小的電極材料。對 此國外有過大量的工作，但在國內開展過的研究很少。國外的研究成果大致可以綜述如 下1)通過濺射法在無氧銅電極上制備碳化鉭薄膜能夠略微降低電極的二次電子發(fā) 射系數，從而改善多級降壓收集極的效率。2)利用離子流轟擊無氧銅電極，可以在無氧銅電極刻蝕出凸凹不平的紋路，從而 降低二次電子發(fā)射系數，并改善多級降壓收集極的效率。3)直接采用經過表面處理或未經表面處理的具有各向異性性質的熱解石墨作為電極。由于這種材料本身的二次電子發(fā)射系數比無氧銅小得多，因此可以有效改善多級降 壓收集極的效率。4)直接采用高密度各向同性石墨作為電極。高密度各向同性石墨的二次電子發(fā) 射性能則與其是否經過表面處理有很大關系。對于沒有經過表面處理的高密度各向同性石 墨，其真二次電子的發(fā)射系數雖然比無氧銅低，但直接反射電子的反射系數仍然較大。而對 于經離子流轟擊過的高密度各向同性石墨電極，則無論真二次電子的發(fā)射系數還是反射電 子系數都遠小于無氧銅。另外，石墨材料在加工等方法過程中容易產生大量的微小石墨顆 粒，這些石墨顆粒會造成行波管絕緣性能下降等故障。尤其是石墨材料的強度和密度都較 差時，這一問題更為嚴重。表1給出了無氧銅和熱解石墨的二次電子發(fā)射系數，而表2給出了高密度各向同 性石墨的二次電子發(fā)射系數。表1 無氧銅與熱解石墨的二次電子發(fā)射系數(實驗數值)(表1中的δ:電子垂直于表面入射時的真二次電子發(fā)射系數；π :電子垂直于表 面入射時的反射電子發(fā)射系數)
入射電 子能暈 (eV)無氧銅未處理熱解石墨離子流處理的熱解石墨光滑薰黑AB面C面AB面C面δπΔπδΠδ兀Δπδ兀2000.857.160.31.210.834.920.507.990.240.550.170.363000.9318.50.322.140.879.130.515.250.2710.200.674000.9424.80.322.270.869.230.505.490.291.160.220.795000.9427.50.332.130.828.460.495.160.301.10.220.776000.9228.90.331.900.787.330.484.490..291.040.220.727500.9029.30.341.520.725.740.453.460.290.850.220.5910000.8625.90.351.000.643.690.432.250.290.580.220.4012500.8221.70.360.690.562.460.401.520.280.410.210.2815000.7917.9C.380.490.511.690.381.070.270.290.200.2117500.7614.60.380.340.461.220.370.780.260.220.200.1520000.7311.90.380.280.420.910.360.610.260.170.190.12表2 覆碳無氧銅與高密度各向同性石墨的二次電子發(fā)射系數(實驗數值)(表2中的δ電子垂直于表面入射時的真二次電子發(fā)射系數；π 電子垂直于表 面入射時的反射電子發(fā)射系數)
權利要求
1.一種帶有內襯柵網的多級降壓收集極，是在多級降壓收集極的內表面鑲襯有金屬柵 網，以抑制二次電子發(fā)射的原理設計。
2.如權利要求1所述帶有內襯柵網的多級降壓收集極，其中，金屬柵網材料是鎳、鉬、 鎢、無氧銅或不銹鋼。
3.如權利要求1所述帶有內襯柵網的多級降壓收集極，其中，金屬柵網的厚度為0.1 0. 3讓，網孔密度為50 200目。
4.一種制備權利要求1所述帶有內襯柵網的多級降壓收集極中金屬柵網的方法，將平 面金屬柵網以沖壓或卷壓方式制作而成。
5.如權利要求4所述的制備方法，其中，平面金屬柵網是用金屬絲編織而成，所用金屬 絲的材料是鎳、鉬、鎢、無氧銅或不銹鋼。
6.如權利要求4所述的制備方法，其中，平面金屬柵網是由金屬箔經過電火花加工方 法、電子束加工方法或激光加工方法加工而成，所用金屬箔的材料是鎳、鉬、鎢、無氧銅或不 銹鋼。
7.如權利要求4所述的制備方法，其中，平面金屬柵網是通過電鑄造法或鑄造法制備 而成，所用材料是鎳、鉬、鎢、無氧銅或不銹鋼。
8.如權利要求4所述的制備方法，其中，金屬柵網是用車制的金屬薄筒經過電火花加 工方法、電子束加工方法或激光加工方法加工而成，所用坯料的材料是鎳、鉬、鎢、無氧銅或 不銹鋼。
9.權利要求1所述帶有內襯柵網的多級降壓收集極在電真空器件中作為行波管或速 調管的應用。
全文摘要
一種帶有內襯柵網的多級降壓收集極，是在多級降壓收集極的內表面鑲襯有金屬柵網，以抑制二次電子發(fā)射的原理設計。其中金屬柵網材料是鎳、鉬、鎢、無氧銅或不銹鋼，厚度為0.1～0.3mm，網孔密度為50～200目。制備方法是將平面金屬柵網以沖壓或卷壓方式制作而成。本發(fā)明采用在多級降壓收集極的電極內表面鑲襯金屬柵網的方法，抑制了二次電子的發(fā)射，提高了多級降壓收集極的效率。
文檔編號H01J23/027GK102117725SQ200910244510
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者王自成, 董芳 申請人:中國科學院電子學研究所